Fixing bugs and cleaning up: Continuing sub-graph executions when there is no matched...
[jpf-core.git] / src / main / gov / nasa / jpf / listener / StateReducer.java
index 08b27b1e7b91da07d1e66401b67d745d6b2ca81c..e03135454330bf21df98cb80db167cfc819fd8de 100644 (file)
@@ -34,7 +34,17 @@ import java.util.*;
 // TODO: Fix for Groovy's model-checking
 // TODO: This is a setter to change the values of the ChoiceGenerator to implement POR
 /**
- * simple tool to log state changes
+ * Simple tool to log state changes.
+ *
+ * This DPOR implementation is augmented by the algorithm presented in this SPIN paper:
+ * http://spinroot.com/spin/symposia/ws08/spin2008_submission_33.pdf
+ *
+ * The algorithm is presented on page 11 of the paper. Basically, we create a graph G
+ * (i.e., visible operation dependency graph)
+ * that maps inter-related threads/sub-programs that trigger state changes.
+ * The key to this approach is that we evaluate graph G in every iteration/recursion to
+ * only update the backtrack sets of the threads/sub-programs that are reachable in graph G
+ * from the currently running thread/sub-program.
  */
 public class StateReducer extends ListenerAdapter {
 
@@ -42,30 +52,52 @@ public class StateReducer extends ListenerAdapter {
   private boolean debugMode;
   private boolean stateReductionMode;
   private final PrintWriter out;
-  volatile private String detail;
-  volatile private int depth;
-  volatile private int id;
-  Transition transition;
+  private String detail;
+  private int depth;
+  private int id;
+  private Transition transition;
 
   // State reduction fields
   private Integer[] choices;
+  private Integer[] refChoices;
   private IntChoiceFromSet currCG;
   private int choiceCounter;
   private Integer choiceUpperBound;
+  private Integer maxUpperBound;
   private boolean isInitialized;
   private boolean isResetAfterAnalysis;
   private boolean isBooleanCGFlipped;
-  private HashMap<IntChoiceFromSet,Integer> cgMap;
+  private HashMap<IntChoiceFromSet, Integer> cgMap;
   // Record the mapping between event number and field accesses (Read and Write)
-  private HashMap<Integer,ReadWriteSet> readWriteFieldsMap;
+  private HashMap<Integer, ReadWriteSet> readWriteFieldsMap;
   // The following is the backtrack map (set) that stores all the backtrack information
   // e.g., event number 1 can have two backtrack sequences: {3,1,2,4,...} and {2,1,3,4,...}
-  private HashMap<Integer,LinkedList<Integer[]>> backtrackMap;
-  private HashMap<Integer,HashSet<Integer>> conflictPairMap;
-  // Map choicelist with start index
-  private HashMap<Integer[],Integer> choiceListStartIndexMap;
-
-  public StateReducer (Config config, JPF jpf) {
+  private HashMap<Integer, LinkedList<Integer[]>> backtrackMap;
+  // Stores explored backtrack lists in the form of HashSet of Strings
+  private HashSet<String> backtrackSet;
+  private HashMap<Integer, HashSet<Integer>> conflictPairMap;
+
+  // Map that represents graph G
+  // (i.e., visible operation dependency graph (VOD Graph)
+  private HashMap<Integer, HashSet<Integer>> vodGraphMap;
+  // Set that represents hash table H
+  // (i.e., hash table that records encountered states)
+  // VOD graph is updated when the state has not yet been seen
+  // Current state
+  private HashSet<Integer> justVisitedStates;
+  // Previous choice number
+  private int prevChoiceValue;
+  // HashSet that stores references to unused CGs
+  private HashSet<IntChoiceFromSet> unusedCG;
+
+  //private HashMap<Integer, ConflictTracker.Node> stateGraph;
+  private HashMap<Integer, HashSet<Integer>> stateToEventMap;
+  // Map state to event
+  // Visited states in the previous and current executions/traces for terminating condition
+  private HashSet<Integer> prevVisitedStates;
+  private HashSet<Integer> currVisitedStates;
+
+  public StateReducer(Config config, JPF jpf) {
     debugMode = config.getBoolean("debug_state_transition", false);
     stateReductionMode = config.getBoolean("activate_state_reduction", true);
     if (debugMode) {
@@ -78,22 +110,35 @@ public class StateReducer extends ListenerAdapter {
     id = 0;
     transition = null;
     isBooleanCGFlipped = false;
+    vodGraphMap = new HashMap<>();
+    justVisitedStates = new HashSet<>();
+    prevChoiceValue = -1;
+    cgMap = new HashMap<>();
+    readWriteFieldsMap = new HashMap<>();
+    backtrackMap = new HashMap<>();
+    backtrackSet = new HashSet<>();
+    conflictPairMap = new HashMap<>();
+    unusedCG = new HashSet<>();
+    stateToEventMap = new HashMap<>();
+    prevVisitedStates = new HashSet<>();
+    currVisitedStates = new HashSet<>();
     initializeStateReduction();
   }
 
   private void initializeStateReduction() {
     if (stateReductionMode) {
       choices = null;
+      refChoices = null;
       currCG = null;
       choiceCounter = 0;
       choiceUpperBound = 0;
+      maxUpperBound = 0;
       isInitialized = false;
       isResetAfterAnalysis = false;
-      cgMap = new HashMap<>();
-      readWriteFieldsMap = new HashMap<>();
-      backtrackMap = new HashMap<>();
-      conflictPairMap = new HashMap<>();
-      choiceListStartIndexMap = new HashMap<>();
+      cgMap.clear();
+      resetReadWriteAnalysis();
+      backtrackMap.clear();
+      backtrackSet.clear();
     }
   }
 
@@ -117,8 +162,70 @@ public class StateReducer extends ListenerAdapter {
     }
   }
 
+  private void resetReadWriteAnalysis() {
+    // Reset the following data structure when the choice counter reaches 0 again
+    conflictPairMap.clear();
+    readWriteFieldsMap.clear();
+  }
+
+  private IntChoiceFromSet setNewCG(IntChoiceFromSet icsCG) {
+    icsCG.setNewValues(choices);
+    icsCG.reset();
+    // Use a modulo since choiceCounter is going to keep increasing
+    int choiceIndex = choiceCounter % choices.length;
+    icsCG.advance(choices[choiceIndex]);
+    if (choiceIndex == 0) {
+      resetReadWriteAnalysis();
+    }
+    return icsCG;
+  }
+
+  private Integer[] copyChoices(Integer[] choicesToCopy) {
+
+    Integer[] copyOfChoices = new Integer[choicesToCopy.length];
+    System.arraycopy(choicesToCopy, 0, copyOfChoices, 0, choicesToCopy.length);
+    return copyOfChoices;
+  }
+
+  private void continueExecutingThisTrace(IntChoiceFromSet icsCG) {
+    // We repeat the same trace if a state match is not found yet
+    IntChoiceFromSet setCG = setNewCG(icsCG);
+    unusedCG.add(setCG);
+  }
+
+  private void initializeChoiceGenerators(IntChoiceFromSet icsCG, Integer[] cgChoices) {
+    if (choiceCounter <= choiceUpperBound && !cgMap.containsValue(choiceCounter)) {
+      // Update the choices of the first CG and add '-1'
+      if (choices == null) {
+        // Initialize backtrack set that stores all the explored backtrack lists
+        maxUpperBound = cgChoices.length;
+        // All the choices are always the same so we only need to update it once
+        // Get the choice array and final choice in the array
+        choices = cgChoices;
+        // Make a copy of choices as reference
+        refChoices = copyChoices(choices);
+        String firstChoiceListString = buildStringFromChoiceList(choices);
+        backtrackSet.add(firstChoiceListString);
+      }
+      IntChoiceFromSet setCG = setNewCG(icsCG);
+      cgMap.put(setCG, refChoices[choiceCounter]);
+    } else {
+      continueExecutingThisTrace(icsCG);
+    }
+  }
+
+  private void manageChoiceGeneratorsInSubsequentTraces(IntChoiceFromSet icsCG) {
+    // If this is the first iteration of the trace then set other CGs done
+    if (choiceCounter <= choiceUpperBound) {
+      icsCG.setDone();
+    } else {
+      // If this is the subsequent iterations of the trace then set up new CGs to continue the execution
+      continueExecutingThisTrace(icsCG);
+    }
+  }
+
   @Override
-  public void choiceGeneratorRegistered (VM vm, ChoiceGenerator<?> nextCG, ThreadInfo currentThread, Instruction executedInstruction) {
+  public void choiceGeneratorRegistered(VM vm, ChoiceGenerator<?> nextCG, ThreadInfo currentThread, Instruction executedInstruction) {
     if (stateReductionMode) {
       // Initialize with necessary information from the CG
       if (nextCG instanceof IntChoiceFromSet) {
@@ -131,39 +238,39 @@ public class StateReducer extends ListenerAdapter {
           isInitialized = true;
         }
         // Record the subsequent Integer CGs only until we hit the upper bound
-        if (!isResetAfterAnalysis && choiceCounter <= choiceUpperBound && !cgMap.containsValue(choiceCounter)) {
-          // Update the choices of the first CG and add '-1'
-          if (choices == null) {
-            // All the choices are always the same so we only need to update it once
-            choices = new Integer[cgChoices.length + 1];
-            System.arraycopy(cgChoices, 0, choices, 0, cgChoices.length);
-            choices[choices.length - 1] = -1;
-          }
-          icsCG.setNewValues(choices);
-          icsCG.reset();
-          // Advance the current Integer CG
-          // This way we explore all the event numbers in the first pass
-          icsCG.advance(choices[choiceCounter]);
-          cgMap.put(icsCG, choices[choiceCounter]);
-          choiceCounter++;
+        if (!isResetAfterAnalysis) {
+          initializeChoiceGenerators(icsCG, cgChoices);
         } else {
-          // Set done the subsequent CGs
-          // We only need n CGs (n is event numbers)
-          icsCG.setDone();
+          // Set new CGs to done so that the search algorithm explores the existing CGs
+          //icsCG.setDone();
+          manageChoiceGeneratorsInSubsequentTraces(icsCG);
         }
+        choiceCounter++;
       }
     }
   }
 
+  private void setDoneUnusedCG() {
+    // Set done every CG in the unused CG set
+    for (IntChoiceFromSet cg : unusedCG) {
+      cg.setDone();
+    }
+    unusedCG.clear();
+  }
+
   private void resetAllCGs() {
     // Extract the event numbers that have backtrack lists
     Set<Integer> eventSet = backtrackMap.keySet();
     // Return if there is no conflict at all (highly unlikely)
     if (eventSet.isEmpty()) {
+      // Set every CG to done!
+      for (IntChoiceFromSet cg : cgMap.keySet()) {
+        cg.setDone();
+      }
       return;
     }
     // Reset every CG with the first backtrack lists
-    for(IntChoiceFromSet cg : cgMap.keySet()) {
+    for (IntChoiceFromSet cg : cgMap.keySet()) {
       int event = cgMap.get(cg);
       LinkedList<Integer[]> choiceLists = backtrackMap.get(event);
       if (choiceLists != null && choiceLists.peekFirst() != null) {
@@ -175,12 +282,114 @@ public class StateReducer extends ListenerAdapter {
         cg.setDone();
       }
     }
+    setDoneUnusedCG();
+    saveVisitedStates();
+  }
+
+  // Detect cycles in the current execution/trace
+  // We terminate the execution iff:
+  // (1) the state has been visited in the current execution
+  // (2) the state has one or more cycles that involve all the events
+  // With simple approach we only need to check for a re-visited state.
+  // Basically, we have to check that we have executed all events between two occurrences of such state.
+  private boolean containsCyclesWithAllEvents(int stId) {
+
+    HashSet<Integer> visitedEvents = stateToEventMap.get(stId);
+    boolean containsCyclesWithAllEvts = false;
+    if (checkIfAllEventsInvolved(visitedEvents)) {
+      containsCyclesWithAllEvts = true;
+    }
+
+    return containsCyclesWithAllEvts;
+  }
+
+  private boolean checkIfAllEventsInvolved(HashSet<Integer> visitedEvents) {
+
+    // Check if this set contains all the event choices
+    // If not then this is not the terminating condition
+    for(int i=0; i<=choiceUpperBound; i++) {
+      if (!visitedEvents.contains(i)) {
+        return false;
+      }
+    }
+    return true;
+  }
+
+  private void saveVisitedStates() {
+    // CG is being reset
+    // Save all the visited states
+    prevVisitedStates.addAll(currVisitedStates);
+    currVisitedStates.clear();
+  }
+
+  private void updateChoicesForNewExecution(IntChoiceFromSet icsCG) {
+    if (choices == null || choices != icsCG.getAllChoices()) {
+      currCG = icsCG;
+      choices = icsCG.getAllChoices();
+      refChoices = copyChoices(choices);
+      // Reset a few things for the sub-graph
+      resetReadWriteAnalysis();
+      choiceCounter = 0;
+    }
+  }
+
+  private void exploreNextBacktrackSets(IntChoiceFromSet icsCG) {
+    // Traverse the sub-graphs
+    if (isResetAfterAnalysis) {
+      // Do this for every CG after finishing each backtrack list
+      // We try to update the CG with a backtrack list if the state has been visited multiple times
+      //if ((icsCG.getNextChoice() == -1 || choiceCounter > 1) && cgMap.containsKey(icsCG)) {
+      //if ((!icsCG.hasMoreChoices() || choiceCounter > 1) && cgMap.containsKey(icsCG)) {
+      if (choiceCounter > 1 && cgMap.containsKey(icsCG)) {
+        int event = cgMap.get(icsCG);
+        LinkedList<Integer[]> choiceLists = backtrackMap.get(event);
+        if (choiceLists != null && choiceLists.peekFirst() != null) {
+          Integer[] choiceList = choiceLists.removeFirst();
+          // Deploy the new choice list for this CG
+          icsCG.setNewValues(choiceList);
+          icsCG.reset();
+        } else {
+          // Set done if this was the last backtrack list
+          icsCG.setDone();
+        }
+        setDoneUnusedCG();
+        saveVisitedStates();
+      }
+    } else {
+      // Update and reset the CG if needed (do this for the first time after the analysis)
+      // Start backtracking if this is a visited state and it is not a repeating state
+      resetAllCGs();
+      isResetAfterAnalysis = true;
+    }
+  }
+
+  private void checkAndEnforceFairScheduling(IntChoiceFromSet icsCG) {
+    // Check the next choice and if the value is not the same as the expected then force the expected value
+    int choiceIndex = (choiceCounter - 1) % refChoices.length;
+    if (choices[choiceIndex] != icsCG.getNextChoiceIndex()) {
+      int expectedChoice = refChoices[choiceIndex];
+      int currCGIndex = icsCG.getNextChoiceIndex();
+      if ((currCGIndex >= 0) && (currCGIndex < refChoices.length)) {
+        icsCG.setChoice(currCGIndex, expectedChoice);
+      }
+    }
+  }
+
+  private boolean terminateCurrentExecution() {
+    // We need to check all the states that have just been visited
+    // Often a transition (choice/event) can result into forwarding/backtracking to a number of states
+    for(Integer stateId : justVisitedStates) {
+      if (prevVisitedStates.contains(stateId) || containsCyclesWithAllEvents(stateId)) {
+        return true;
+      }
+    }
+    return false;
   }
 
   @Override
-  public void choiceGeneratorAdvanced (VM vm, ChoiceGenerator<?> currentCG) {
+  public void choiceGeneratorAdvanced(VM vm, ChoiceGenerator<?> currentCG) {
 
-    if(stateReductionMode) {
+    if (stateReductionMode) {
       // Check the boolean CG and if it is flipped, we are resetting the analysis
       if (currentCG instanceof BooleanChoiceGenerator) {
         if (!isBooleanCGFlipped) {
@@ -194,43 +403,58 @@ public class StateReducer extends ListenerAdapter {
       if (currentCG instanceof IntChoiceFromSet) {
         IntChoiceFromSet icsCG = (IntChoiceFromSet) currentCG;
         // Update the current pointer to the current set of choices
-        if (choices == null || choices != icsCG.getAllChoices()) {
-          choiceListStartIndexMap.remove(choices);
-          currCG = icsCG;
-          choices = icsCG.getAllChoices();
-          // Reset a few things for the sub-graph
-          conflictPairMap = new HashMap<>();
-          readWriteFieldsMap = new HashMap<>();
-          choiceCounter = 0;
-        }
-        // Traverse the sub-graphs
-        if (isResetAfterAnalysis) {
-          // Advance choice counter for sub-graphs
-          choiceCounter++;
-          // Do this for every CG after finishing each backtrack list
-          if (icsCG.getNextChoice() == -1) {
-            int event = cgMap.get(icsCG);
-            LinkedList<Integer[]> choiceLists = backtrackMap.get(event);
-            if (choiceLists != null && choiceLists.peekFirst() != null) {
-              Integer[] choiceList = choiceLists.removeFirst();
-              // Deploy the new choice list for this CG
-              icsCG.setNewValues(choiceList);
-              icsCG.reset();
-            } else {
-              // Set done if this was the last backtrack list
-              icsCG.setDone();
-            }
-          }
-        }
-        // Update and reset the CG if needed (do this for the first time after the analysis)
-        if (!isResetAfterAnalysis && icsCG.getNextChoice() == -1) {
-          resetAllCGs();
-          isResetAfterAnalysis = true;
+        updateChoicesForNewExecution(icsCG);
+        // Check if we have seen this state or this state contains cycles that involve all events
+        if (terminateCurrentExecution()) {
+          exploreNextBacktrackSets(icsCG);
         }
+        justVisitedStates.clear();
+        // If we don't see a fair scheduling of events/choices then we have to enforce it
+        checkAndEnforceFairScheduling(icsCG);
+        // Update the VOD graph always with the latest
+        updateVODGraph(icsCG.getNextChoice());
       }
     }
   }
 
+  private void updateVODGraph(int currChoiceValue) {
+    // Update the graph when we have the current choice value
+    HashSet<Integer> choiceSet;
+    if (vodGraphMap.containsKey(prevChoiceValue)) {
+      // If the key already exists, just retrieve it
+      choiceSet = vodGraphMap.get(prevChoiceValue);
+    } else {
+      // Create a new entry
+      choiceSet = new HashSet<>();
+      vodGraphMap.put(prevChoiceValue, choiceSet);
+    }
+    choiceSet.add(currChoiceValue);
+    prevChoiceValue = currChoiceValue;
+  }
+
+  private void mapStateToEvent(Search search, int stateId) {
+    // Insert state ID and event choice into the map
+    HashSet<Integer> eventSet;
+    if (stateToEventMap.containsKey(stateId)) {
+      eventSet = stateToEventMap.get(stateId);
+    } else {
+      eventSet = new HashSet<>();
+      stateToEventMap.put(stateId, eventSet);
+    }
+    eventSet.add(prevChoiceValue);
+  }
+
+  private void updateStateInfo(Search search) {
+    if (stateReductionMode) {
+      // Update the state variables
+      // Line 19 in the paper page 11 (see the heading note above)
+      int stateId = search.getStateId();
+      currVisitedStates.add(stateId);
+      mapStateToEvent(search, stateId);
+      justVisitedStates.add(stateId);
+    }
+  }
+
   @Override
   public void stateAdvanced(Search search) {
     if (debugMode) {
@@ -250,6 +474,7 @@ public class StateReducer extends ListenerAdapter {
       out.println("\n==> DEBUG: The state is forwarded to state with id: " + id + " with depth: " + depth +
               " which is " + detail + " Transition: " + transition + "\n");
     }
+    updateStateInfo(search);
   }
 
   @Override
@@ -263,6 +488,7 @@ public class StateReducer extends ListenerAdapter {
       out.println("\n==> DEBUG: The state is backtracked to state with id: " + id + " -- Transition: " + transition +
               " and depth: " + depth + "\n");
     }
+    updateStateInfo(search);
   }
 
   @Override
@@ -276,8 +502,8 @@ public class StateReducer extends ListenerAdapter {
   // We store the field name and its object ID
   // Sharing the same field means the same field name and object ID
   private class ReadWriteSet {
-    private HashMap<String,Integer> readSet;
-    private HashMap<String,Integer> writeSet;
+    private HashMap<String, Integer> readSet;
+    private HashMap<String, Integer> writeSet;
 
     public ReadWriteSet() {
       readSet = new HashMap<>();
@@ -313,17 +539,17 @@ public class StateReducer extends ListenerAdapter {
     // Do the analysis to get Read and Write accesses to fields
     ReadWriteSet rwSet;
     // We already have an entry
-    if (readWriteFieldsMap.containsKey(choices[currentChoice])) {
-      rwSet = readWriteFieldsMap.get(choices[currentChoice]);
+    if (readWriteFieldsMap.containsKey(refChoices[currentChoice])) {
+      rwSet = readWriteFieldsMap.get(refChoices[currentChoice]);
     } else { // We need to create a new entry
       rwSet = new ReadWriteSet();
-      readWriteFieldsMap.put(choices[currentChoice], rwSet);
+      readWriteFieldsMap.put(refChoices[currentChoice], rwSet);
     }
     int objectId = ((JVMFieldInstruction) executedInsn).getFieldInfo().getClassInfo().getClassObjectRef();
     // Record the field in the map
     if (executedInsn instanceof WriteInstruction) {
       // Exclude certain field writes because of infrastructure needs, e.g., Event class field writes
-      for(String str : EXCLUDED_FIELDS_WRITE_INSTRUCTIONS_STARTS_WITH_LIST) {
+      for (String str : EXCLUDED_FIELDS_WRITE_INSTRUCTIONS_STARTS_WITH_LIST) {
         if (fieldClass.startsWith(str)) {
           return;
         }
@@ -352,6 +578,37 @@ public class StateReducer extends ListenerAdapter {
     return true;
   }
 
+  private String buildStringFromChoiceList(Integer[] newChoiceList) {
+
+    // When we see a choice list shorter than the upper bound, e.g., [3,2] for choices 0,1,2, and 3,
+    //  then we have to pad the beginning before we store it, because [3,2] actually means [0,1,3,2]
+    // First, calculate the difference between this choice list and the upper bound
+    //  The actual list doesn't include '-1' at the end
+    int actualListLength = newChoiceList.length - 1;
+    int diff = maxUpperBound - actualListLength;
+    StringBuilder sb = new StringBuilder();
+    // Pad the beginning if necessary
+    for (int i = 0; i < diff; i++) {
+      sb.append(i);
+    }
+    // Then continue with the actual choice list
+    // We don't include the '-1' at the end
+    for (int i = 0; i < newChoiceList.length - 1; i++) {
+      sb.append(newChoiceList[i]);
+    }
+    return sb.toString();
+  }
+
+  private void checkAndAddBacktrackList(LinkedList<Integer[]> backtrackChoiceLists, Integer[] newChoiceList) {
+
+    String newChoiceListString = buildStringFromChoiceList(newChoiceList);
+    // Add only if we haven't seen this combination before
+    if (!backtrackSet.contains(newChoiceListString)) {
+      backtrackSet.add(newChoiceListString);
+      backtrackChoiceLists.addLast(newChoiceList);
+    }
+  }
+
   private void createBacktrackChoiceList(int currentChoice, int conflictEventNumber) {
 
     LinkedList<Integer[]> backtrackChoiceLists;
@@ -370,46 +627,42 @@ public class StateReducer extends ListenerAdapter {
       }
       int maxListLength = choiceUpperBound + 1;
       int listLength = maxListLength - conflictEventNumber;
-      Integer[] newChoiceList = new Integer[listLength + 1];
+      Integer[] newChoiceList = new Integer[listLength];
       // Put the conflicting event numbers first and reverse the order
-      newChoiceList[0] = choices[currentChoice];
-      newChoiceList[1] = choices[conflictEventNumber];
+      newChoiceList[0] = refChoices[currentChoice];
+      newChoiceList[1] = refChoices[conflictEventNumber];
       // Put the rest of the event numbers into the array starting from the minimum to the upper bound
       for (int i = conflictEventNumber + 1, j = 2; j < listLength; i++) {
-        if (choices[i] != choices[currentChoice]) {
-          newChoiceList[j] = choices[i];
+        if (refChoices[i] != refChoices[currentChoice]) {
+          newChoiceList[j] = refChoices[i];
           j++;
         }
       }
-      // Set the last element to '-1' as the end of the sequence
-      newChoiceList[newChoiceList.length - 1] = -1;
-      backtrackChoiceLists.addLast(newChoiceList);
+      checkAndAddBacktrackList(backtrackChoiceLists, newChoiceList);
       // The start index for the recursion is always 1 (from the main branch)
-      choiceListStartIndexMap.put(newChoiceList, 1);
     } else { // This is a sub-graph
-      int backtrackListIndex = cgMap.get(currCG);
-      backtrackChoiceLists = backtrackMap.get(backtrackListIndex);
-      int listLength = choices.length;
-      Integer[] newChoiceList = new Integer[listLength];
-      // Copy everything before the conflict number
-      for(int i = 0; i < conflictEventNumber; i++) {
-        newChoiceList[i] = choices[i];
-      }
-      // Put the conflicting events
-      newChoiceList[conflictEventNumber] = choices[currentChoice];
-      newChoiceList[conflictEventNumber + 1] = choices[conflictEventNumber];
-      // Copy the rest
-      for(int i = conflictEventNumber + 1, j = conflictEventNumber + 2; j < listLength - 1; i++) {
-        if (choices[i] != choices[currentChoice]) {
-          newChoiceList[j] = choices[i];
-          j++;
+      // There is a case/bug that after a re-initialization, currCG is not yet initialized
+      if (currCG != null && cgMap.containsKey(currCG)) {
+        int backtrackListIndex = cgMap.get(currCG);
+        backtrackChoiceLists = backtrackMap.get(backtrackListIndex);
+        int listLength = refChoices.length;
+        Integer[] newChoiceList = new Integer[listLength];
+        // Copy everything before the conflict number
+        for (int i = 0; i < conflictEventNumber; i++) {
+          newChoiceList[i] = refChoices[i];
         }
+        // Put the conflicting events
+        newChoiceList[conflictEventNumber] = refChoices[currentChoice];
+        newChoiceList[conflictEventNumber + 1] = refChoices[conflictEventNumber];
+        // Copy the rest
+        for (int i = conflictEventNumber + 1, j = conflictEventNumber + 2; j < listLength - 1; i++) {
+          if (refChoices[i] != refChoices[currentChoice]) {
+            newChoiceList[j] = refChoices[i];
+            j++;
+          }
+        }
+        checkAndAddBacktrackList(backtrackChoiceLists, newChoiceList);
       }
-      // Set the last element to '-1' as the end of the sequence
-      newChoiceList[newChoiceList.length - 1] = -1;
-      backtrackChoiceLists.addLast(newChoiceList);
-      // For the sub-graph the start index depends on the conflicting event number
-      choiceListStartIndexMap.put(newChoiceList, conflictEventNumber + 1);
     }
   }
 
@@ -449,15 +702,53 @@ public class StateReducer extends ListenerAdapter {
     return false;
   }
 
+  // This method checks whether a choice is reachable in the VOD graph from a reference choice
+  // This is a BFS search
+  private boolean isReachableInVODGraph(int checkedChoice, int referenceChoice) {
+    // Record visited choices as we search in the graph
+    HashSet<Integer> visitedChoice = new HashSet<>();
+    visitedChoice.add(referenceChoice);
+    LinkedList<Integer> nodesToVisit = new LinkedList<>();
+    // If the state doesn't advance as the threads/sub-programs are executed (basically there is no new state),
+    // there is a chance that the graph doesn't have new nodes---thus this check will return a null.
+    if (vodGraphMap.containsKey(referenceChoice)) {
+      nodesToVisit.addAll(vodGraphMap.get(referenceChoice));
+      while(!nodesToVisit.isEmpty()) {
+        int currChoice = nodesToVisit.getFirst();
+        if (currChoice == checkedChoice) {
+          return true;
+        }
+        if (visitedChoice.contains(currChoice)) {
+          // If there is a loop then we don't find it
+          return false;
+        }
+        // Continue searching
+        visitedChoice.add(currChoice);
+        HashSet<Integer> currChoiceNextNodes = vodGraphMap.get(currChoice);
+        if (currChoiceNextNodes != null) {
+          // Add only if there is a mapping for next nodes
+          for (Integer nextNode : currChoiceNextNodes) {
+            // Skip cycles
+            if (nextNode == currChoice) {
+              continue;
+            }
+            nodesToVisit.addLast(nextNode);
+          }
+        }
+      }
+    }
+    return false;
+  }
+
   @Override
   public void instructionExecuted(VM vm, ThreadInfo ti, Instruction nextInsn, Instruction executedInsn) {
     if (stateReductionMode) {
       if (isInitialized) {
-        if (choiceCounter > choices.length - 1) {
+        int currentChoice = (choiceCounter % refChoices.length) - 1;
+        if (currentChoice < 0) {
           // We do not compute the conflicts for the choice '-1'
           return;
         }
-        int currentChoice = choiceCounter - 1;
         // Record accesses from executed instructions
         if (executedInsn instanceof JVMFieldInstruction) {
           // Analyze only after being initialized
@@ -476,18 +767,15 @@ public class StateReducer extends ListenerAdapter {
             String fieldClass = ((JVMFieldInstruction) nextInsn).getFieldInfo().getFullName();
             // We don't care about libraries
             if (!isFieldExcluded(fieldClass)) {
-              // For the main graph we go down to 0, but for subgraph, we only go down to 1 since 0 contains
-              // the reversed event
-              int end = !isResetAfterAnalysis ? 0 : choiceListStartIndexMap.get(choices);
               // Check for conflict (go backward from currentChoice and get the first conflict)
               // If the current event has conflicts with multiple events, then these will be detected
               // one by one as this recursively checks backward when backtrack set is revisited and executed.
-              for (int eventNumber = currentChoice - 1; eventNumber >= end; eventNumber--) {
+              for (int eventNumber = currentChoice - 1; eventNumber >= 0; eventNumber--) {
                 // Skip if this event number does not have any Read/Write set
-                if (!readWriteFieldsMap.containsKey(choices[eventNumber])) {
+                if (!readWriteFieldsMap.containsKey(refChoices[eventNumber])) {
                   continue;
                 }
-                ReadWriteSet rwSet = readWriteFieldsMap.get(choices[eventNumber]);
+                ReadWriteSet rwSet = readWriteFieldsMap.get(refChoices[eventNumber]);
                 int currObjId = ((JVMFieldInstruction) nextInsn).getFieldInfo().getClassInfo().getClassObjectRef();
                 // 1) Check for conflicts with Write fields for both Read and Write instructions
                 if (((nextInsn instanceof WriteInstruction || nextInsn instanceof ReadInstruction) &&
@@ -497,9 +785,12 @@ public class StateReducer extends ListenerAdapter {
                   // We do not record and service the same backtrack pair/point twice!
                   // If it has been serviced before, we just skip this
                   if (recordConflictPair(currentChoice, eventNumber)) {
-                    createBacktrackChoiceList(currentChoice, eventNumber);
-                    // Break if a conflict is found!
-                    break;
+                    // Lines 4-8 of the algorithm in the paper page 11 (see the heading note above)
+                    if (vm.isNewState() || isReachableInVODGraph(refChoices[currentChoice], refChoices[currentChoice-1])) {
+                      createBacktrackChoiceList(currentChoice, eventNumber);
+                      // Break if a conflict is found!
+                      break;
+                    }
                   }
                 }
               }
@@ -509,4 +800,4 @@ public class StateReducer extends ListenerAdapter {
       }
     }
   }
-}
\ No newline at end of file
+}